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求解常微分方程边值问题一直是计算数学中很重要的领域,但是常微分方程中仅有一些典型的方程能求出解析解,大部分是求不出解析解的。因此常微分方程数值解法的研究具有重要的现实意义。
用数值方法求解微分方程问题几乎是与微分方程一同出现的,其历史可以追溯到约一个半世纪前。上个世纪中叶以后,由于微分方程本身的理论的深入发展,兼之电子计算机的问世,用数值方法求解微分方程问题的研究更进入了一个蓬勃发展的新局面。求解常微分方程边值问题最有效的方法之一是有限差分法。经典的有限差分法是利用差商代替导数(数值微分)或者积分插值(数值积分)的方法来构造差分格式。为了构造具有较高截断误差阶的差分格式,近年来一些学者提出了利用样条函数或者参数样条函数的方法来近似替代未知函数。通过配置的方法,构造出一些样条差分格式,但高阶数值微分公式和关于高次样条函数的高阶导数的计算都较为困难,同时构造差分格式引起的计算量非常大,有的方法精度并不高,所以这些方法都不能很好地适应高阶微分方程。
本文基于文[1]中的思想,对文[1]中提出的差分方法讨论了2阶到12阶的具体格式,并对6阶微分方程和边值条件给出相应的差分格式。并对相应文献中的算例进行了数值试验,通过对比其它方法所得到的较好的结果,从而验证了此方法是高效的。